Вчені розробили метод покриття мітохондрій — крихітних структур, що виробляють енергію всередині наших клітин, — передовими матеріалами, не порушуючи їх функціонування. Це досягнення у майбутньому може допомогти дослідникам створити нові підходи до лікування захворювань, спричинених збоями у роботі мітохондрій.
Дослідження провели фахівці Інституту неврології імені Карло Беста (IRCCS Fondazione Istituto Neurologico Carlo Besta, FINCB) та Міланського політехнічного університету (Politecnico di Milano) на базі їхньої спільної лабораторії BraiNs, створеної у 2023 році. В рамках цієї співпраці об'єдналися досвід доктора Валерії Тіранті (FINCB) — дослідника з відділення медичної генетики та нейрогенетики, яка очолює Центр педіатричних мітохондріальних захворювань фонду Маріані (Fondazione Mariani), — і компетенції професора П'єранджело (Міланго).
Результати роботи були опубліковані в журналі Journal of the American Chemical Society (JACS).
Новий спосіб покриття «енергетичних станцій» наших клітин
Мітохондрії генерують енергію, необхідну клітинам для виконання їх життєво важливих функцій. Порушення у роботі цих структур можуть призводити до розвитку низки захворювань, багато з яких рідкісні. Мітохондріальні захворювання особливо небезпечні для органів і тканин, що споживають велику кількість енергії, зокрема для головного мозку та м'язів. Ефективні методи лікування таких станів поки що вкрай обмежені.
У пошуках нових рішень дослідники звернулися до металоорганічних каркасних структур (Metal-Organic Frameworks, MOF) - класу сучасних матеріалів, властивості яких можна адаптувати для різних цілей. Значущість цих матеріалів була відзначена Нобелівською премією з хімії: її отримали Сусуму Кітагава, Річард Робсон та Омар Ягі за свої дослідження у цій галузі.
Застосування таких матеріалів до мітохондрій – складне завдання, оскільки ці структури надзвичайно крихкі й можуть легко втратити свою функціональність.
Дослідницькій групі вдалося подолати цю перешкоду, розробивши метод нанесення невеликої кількості матеріалу MOF безпосередньо на поверхню мітохондрій. Важливо зазначити, що, згідно з результатами тестів, мітохондрії після нанесення покриття продовжували виробляти енергію. Це доводить, що запропонований метод дозволяє модифікувати поверхню мітохондрій, не порушуючи їхньої найважливішої функції.
Перспективи для лікування мітохондріальних захворювань
Одним із найбільш перспективних аспектів цього відкриття є можливість адаптації покриття під конкретні завдання. "Можливість модифікації покриття відкриває нові дослідницькі перспективи: у майбутньому можна буде створювати металоорганічні каркасні структури (MOF) з різними характеристиками залежно від поставленого завдання, отримуючи покриття, здатні виконувати специфічні функції", - зазначає професор Метранголо.
Одним із можливих напрямків застосування є трансплантація мітохондрій – експериментальний метод, мета якого – введення здорових мітохондрій у клітини, власні мітохондрії яких функціонують неправильно. Дослідники вважають, що спеціально розроблені покриття можуть у перспективі спростити доставляння здорових мітохондрій та сприяти їх взаємодії з клітинами-реципієнтами.
"Спеціально створене покриття в майбутньому могло б полегшити цей процес перенесення, а також взаємодію між мітохондріями та клітинами", — наголошує доктор Тіранті.
Втім, цю можливість поки що не доведено. Потрібні додаткові дослідження, щоб встановити, чи працюють мітохондрії з покриттям при трансплантації в порівнянні з мітохондріями без нього.
